摘要：安陽市地源熱泵空調(diào)自2001年以來發(fā)展迅速，為了保護地下水資源，根據(jù)地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)取水井及回水井的水位、水量、水質(zhì)的監(jiān)測資料，通過對比分析空調(diào)系統(tǒng)對地下水環(huán)境的影響，探討水資源保護措施。只要設(shè)計完善、施工正確、措施得力，地源熱泵空調(diào)對地下水環(huán)境不會產(chǎn)生不良影響。
關(guān)鍵詞：地源熱泵空調(diào)；地下水環(huán)境；影響
1 概況
地源熱泵空調(diào)是一種新型節(jié)能空調(diào)設(shè)備，通過技術(shù)手段將地下不易利用的低品位能量開發(fā)利用，使其變?yōu)榭衫玫母咂肺荒芰?，以滿足室內(nèi)冬季取暖，夏季制冷的需要。其用水工藝是通過抽水井取水，經(jīng)管道送到熱交換設(shè)備，經(jīng)熱交換后再送至注水井回灌地下。采用閉路循環(huán)用水，以地能（地下水恒溫的特性）為主要能源，地下水作為地下能力載體，只進行熱量交換，理論上不損失水量，不污染水質(zhì)，具有高效節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保、運行成本低等優(yōu)點。稱為21 世紀的“綠色環(huán)保技術(shù)”。
這一技術(shù)從20世紀90年代開始應(yīng)用于國內(nèi)空調(diào)領(lǐng)域，在北京、天津、山東、河南、湖北、湖南等地均有應(yīng)用。安陽市地源熱泵空調(diào)從無到有，自2001 年以來，已相繼建成了市廣電局、中棉所、文峰時代廣場等30 余家，總體來說，運行效果良好。
由于地源熱泵既能供暖，又能供冷，通過已有設(shè)備運行情況來看，其與傳統(tǒng)的鍋爐供暖、中央空調(diào)制冷方式相比，具有較好的經(jīng)濟效益，近些年發(fā)展迅速。地源熱泵空調(diào)這一新技術(shù)的運行狀況及發(fā)展前景如何？對環(huán)境特別是對地下水（質(zhì)和量）有什么影響？在國內(nèi)還未見到系統(tǒng)性的研究成果。為了確定安陽市地溫空調(diào)發(fā)展思路，制定地源熱泵空調(diào)管理政策，同時也為安陽市開展地下水保護規(guī)劃提供科學依據(jù)，安陽市每年對地溫空調(diào)用戶進行水量、水質(zhì)等項目的監(jiān)測，以對比分析地溫空調(diào)的應(yīng)用對地下水環(huán)境的影響。
2 監(jiān)測分析
由于資料較多，現(xiàn)根據(jù)2010年及2012年2個不連續(xù)的年份安陽市區(qū)地下水動態(tài)監(jiān)測成果，分析探討安陽市的地源熱泵空調(diào)項目對水環(huán)境的影響。
2.1 地下水水位
2010年度安陽市區(qū)地源熱泵空調(diào)地下水水位監(jiān)測布設(shè)文峰時代廣場、銀基商貿(mào)城、廣電局、五中、公安局、中棉所、民政局、南灣湖大酒店8個監(jiān)測點。由于受區(qū)域地下水影響，進入雨季以后直至年終，地下水水位雖有上下波動，但總體仍呈現(xiàn)回升趨勢。2010年12月數(shù)據(jù)較上年同期相比，年度水位變幅最小0.04（中棉所），最大2.23（民政局）。
2012 年度安陽市區(qū)地源熱泵空調(diào)地下水水位監(jiān)測點仍為2010年的8個地方。經(jīng)數(shù)據(jù)分析，其總體趨勢仍呈現(xiàn)回升。12 月數(shù)據(jù)較上年同期相比，年度水位變幅最小0.59 m（中棉所），最大2.5m（南灣湖大酒店）。
與其它非地源熱泵空調(diào)井地下水水位數(shù)據(jù)比較，尤其是鄰近監(jiān)測點，水位符合整體變化趨勢。
2.2 地下水水溫
2010年度安陽市區(qū)地源熱泵空調(diào)地下水水溫監(jiān)測共布設(shè)監(jiān)測點8個，水溫沒有明顯升高趨勢。地源熱泵空調(diào)的水溫變幅一般為0℃～3.5℃。在制冷期（6 月初至9 月中旬）地下水水溫相對較高，一般為11.5℃～24.5℃；在采暖期（11 月中旬至3 月中旬）地下水水溫相對較低，一般為12.5℃～17.0℃。制冷期與采暖期相比地下水水溫有所上升，地下水水溫處于隨季節(jié)略有變化的動態(tài)穩(wěn)定中，民政局地下水水溫全年波動不大，其范圍15.2℃～17℃；安陽市公安局地下水水溫一般在17℃～18℃，2 月份水溫偏低為14℃；文峰時代廣場水溫一般在17℃～18℃之間。
2012年度安陽市區(qū)地源熱泵空調(diào)地下水水溫監(jiān)測共布設(shè)監(jiān)測點8個。地源熱泵空調(diào)水溫變幅一般為0℃～7.0℃。在采暖期（11月中旬至3 月中旬）平均地下水水溫較上年同期總體有所升高，上升溫度0.2℃～0.7℃之間，但五中監(jiān)測點采暖期平均溫度較上年同期下降0.5℃；在制冷期（6 月初至9 月中旬）平均地下水水溫較上年同期總體有所降低，下降溫度0.1℃～6.8℃之間，但民政局監(jiān)測點制冷期平均溫度較上年同期上升0.6℃，南灣湖大酒店監(jiān)測點制冷期平均溫度較上年同期上升0.1℃；在地源熱泵空調(diào)非運行期（4 月、5 月、10 月）平均地下水水溫較上年同期總體有所下降，下降溫度0.3℃～2.4℃之間，僅中棉所監(jiān)測點溫度與上年同期未變，民政局監(jiān)測點較上年同期上升0.4℃。民政局地下水水溫全年波動不大，其范圍16.3℃～17.8℃；安陽市公安局地下水水溫一般在15.8℃～17.1℃；文峰時代廣場水溫一般在16.3℃～18.5℃之間。
安陽市區(qū)地源熱泵空調(diào)地下水水溫處于隨季節(jié)略有變化的動態(tài)穩(wěn)定中。
2.3 地下水水量
截至2010年底，安陽市使用地源熱泵空調(diào)的單位有18家，一共35眼抽水井，51眼回水井；2010年抽水量459.38 萬立方米，回水量是474.56 萬立方米。由監(jiān)測結(jié)果看出，市廣電局抽回灌量基本持平，其余的都是回水量大于抽水量，總體差值相對較大，可能是測驗誤差所致，也可能溫度變化或水流態(tài)造成。
截至2012年底，安陽市使用地源熱泵空調(diào)的單位有32家，一共79眼抽水井，129眼回水井，備用1眼；2012年抽水量1205.73 萬立方米，回水量是1208.73 萬立方米。由監(jiān)測數(shù)據(jù)看出，安陽市廣電局、楓林水郡抽回灌量基本持平，其余的都是回水量大于抽水量，但總體差值相對較小。
雖然2年都是回水量大于抽水量，但可以得出結(jié)論，安陽市地源熱泵空調(diào)運行基本不損失水量。
2.4 水質(zhì)監(jiān)測
根據(jù)安陽市區(qū)現(xiàn)運行的市公安局、中棉所、市廣電局、文峰時代廣場、喜相逢大酒店、市第五中學6個地溫空調(diào)的取水回水監(jiān)測結(jié)果分析，在所監(jiān)測的項目中，絕大多數(shù)項目未有明顯變化，變化最大的項目是鋅，在6個地溫空調(diào)中有5個明顯增加，地下水經(jīng)過地溫空調(diào)設(shè)備、管道后，鋅的含量增大，引起鋅增加的原因可能與空調(diào)設(shè)備的管材有關(guān)，其影響只在設(shè)備運行初期的短時間內(nèi)。以上監(jiān)測項目含量雖然增加明顯，但均未超出中華人民共和國國家標準《地下水質(zhì)量標準》中的Ⅲ類標準要求。
可見，地溫空調(diào)對水質(zhì)的影響，主要是水源熱泵機組及管材在運行初期對水質(zhì)的影響，回灌水水質(zhì)基本滿足地下水的水質(zhì)要求，尚未發(fā)現(xiàn)對地下水水質(zhì)造成明顯不良影響。
3 地下水資源保護措施
3.1 工程措施
3.1.1 節(jié)水措施
安裝溫控裝置；對空調(diào)系統(tǒng)兩個水系統(tǒng)循環(huán)泵采用變流量控制；優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計方案，調(diào)整各部件所占系統(tǒng)能耗的分配比例來降低整個系統(tǒng)的能耗，大溫差小流量的空調(diào)水系統(tǒng)方案經(jīng)過優(yōu)化以減少空調(diào)系統(tǒng)的總能耗；取水井口和回水井口安裝標準的計量水表，取水和回水定時計量，加強動態(tài)監(jiān)測，隨時注意抽水和回水是否平衡，隨時找出漏水的原因，采取措施，防止水量流失。
3.1.2科學設(shè)計，規(guī)范施工
要求每項工程制定具有符合鑿井技術(shù)規(guī)范的施工方案，井管及輸水管道材質(zhì)環(huán)保耐用；建井時，揭露和穿透含水層的工程，采取分層止水和封孔措施，防止?jié)B漏、串層；為防止地表污染物入滲污染淺層水，供水井頂板以上嚴格用粘土球止水，井口設(shè)計防污，并增加井臺高度；合理控制井距，按設(shè)計要求施工，減少了開采地下水的相互干擾，禁止跨水質(zhì)不同的含水層混合開采地下水；必須同層回灌，回灌率≥98%，回灌水質(zhì)不能對地下水環(huán)境造成影響。取水、回水系統(tǒng)、末端空調(diào)系統(tǒng)、制冷劑（包括油路）系統(tǒng)對地下水有潛在的污染可能，要求注意這些環(huán)節(jié)的運行情況及密封情況。另外為防止管材對水質(zhì)（尤其回水）的影響，盡量使用PE 管材。
3.2 非工程措施
地下水資源保護是一項涉及社會各方面的工作，不但要運用工程措施，還要運用法律、行政、經(jīng)濟等措施，以達到有效保護地下水資源的目的。一是地溫空調(diào)建成使用后，對取水井、回水井及鄰近地區(qū)地下水的水質(zhì)、水位及水溫進行長期監(jiān)測和研究，提供地下水水質(zhì)、水位及水溫變化趨勢，遇到水質(zhì)遭受嚴重污染的情況，以便及時提出解決問題的對策措施，以達到可持續(xù)利用地下水資源的目的；二是地溫空調(diào)工程的井位，大都分布在使用空調(diào)的院內(nèi)，車輛來往頻繁，極易造成人類活動對地下水的污染。所以加強對抽水井及回水井的管理，對保護地下水資源，保障地溫空調(diào)的正常運行，有著非常重要的意義。要求項目建成后，根據(jù)情況建立必要的規(guī)章制度，對抽水井及回水井要有專人負責看護，發(fā)現(xiàn)井口密封不嚴，或回水井溢水情況，要及時處理。
4 結(jié)語
地源熱泵系統(tǒng)是一柄“雙刃劍”，利用得好，可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和良好的社會效益；但如果沒有嚴格的管理和措施，會對地下水資源造成破壞。為了保護地下水資源，近幾年，安陽市水行政主管部門對安陽市在運行地源熱泵空調(diào)用戶進行水質(zhì)、水溫等項目的監(jiān)測，該項工作受到了安陽市委、市政府領(lǐng)導的高度重視及社會各界人士的廣泛關(guān)注。只要設(shè)計完善、施工正確、措施得力，地源熱泵空調(diào)對地下水環(huán)境就不會有影響。目前，安陽市的地源熱泵空調(diào)正處于良性發(fā)展中。（作者簡介：郭雙喜（1965-），男，工程師，長期從事水文水資源工作。）
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